JPS6314063B2 - - Google Patents
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- JPS6314063B2 JPS6314063B2 JP59225182A JP22518284A JPS6314063B2 JP S6314063 B2 JPS6314063 B2 JP S6314063B2 JP 59225182 A JP59225182 A JP 59225182A JP 22518284 A JP22518284 A JP 22518284A JP S6314063 B2 JPS6314063 B2 JP S6314063B2
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- JP
- Japan
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- target
- tungsten
- thin film
- sputtering
- sulfur
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- Expired
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 28
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 17
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical group [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 15
- ITRNXVSDJBHYNJ-UHFFFAOYSA-N tungsten disulfide Chemical compound S=[W]=S ITRNXVSDJBHYNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 11
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical group [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/0623—Sulfides, selenides or tellurides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、摩擦係数が小さく、耐久性に優れる
硫化タングステン薄膜の形成方法に関する。
硫化タングステン薄膜の形成方法に関する。
従来、硫化タングステン薄膜、例えば、二硫化
タングステン（WS2）の薄膜の形成には、WS2タ
ーゲツトを用いて直流放電を利用する直流二極ス
パツタリング法や、高周波放電を利用するRFス
パツタリング法などが用いられている。
タングステン（WS2）の薄膜の形成には、WS2タ
ーゲツトを用いて直流放電を利用する直流二極ス
パツタリング法や、高周波放電を利用するRFス
パツタリング法などが用いられている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記の方法で得られたタングステン薄膜は、Ｓ
とＷとのスパツタ率の違いや、ＳおよびＷと残留
ガスとの反応などの要因により、ターゲツトと組
成ずれを生じ、Ｓ成分が不足する不都合があつ
た。このため、スパツタリング雰囲気中にH2Sな
どを混合してＳ成分を補充することも考えられる
が、H2Sは有毒かつ腐蝕性が高く、装置を損傷す
るので、一般には使用し得ない。
とＷとのスパツタ率の違いや、ＳおよびＷと残留
ガスとの反応などの要因により、ターゲツトと組
成ずれを生じ、Ｓ成分が不足する不都合があつ
た。このため、スパツタリング雰囲気中にH2Sな
どを混合してＳ成分を補充することも考えられる
が、H2Sは有毒かつ腐蝕性が高く、装置を損傷す
るので、一般には使用し得ない。
よつて、WS2ターゲツトを用いてスパツタリン
グして得られたタングステン薄膜は、Ｓ成分の不
足によつて摩擦係数や耐久性に問題があつた。
グして得られたタングステン薄膜は、Ｓ成分の不
足によつて摩擦係数や耐久性に問題があつた。
本発明では、摩擦係数が小さく、耐久性に優れ
るタングステン薄膜を如何にして形成するかを問
題としている。
るタングステン薄膜を如何にして形成するかを問
題としている。
本発明では、スパツタリング蒸着法によつて基
板上に硫化タングステン薄膜を形成する際に、タ
ーゲツトをタングステン部と硫黄部に分割し、タ
ングステン部と硫黄部との面積比をタングステ
ン：硫黄＝0.4〜１：１と変えて、高速原子線を
用いてスパツタリングすることにより上記の問題
を解決している。
板上に硫化タングステン薄膜を形成する際に、タ
ーゲツトをタングステン部と硫黄部に分割し、タ
ングステン部と硫黄部との面積比をタングステ
ン：硫黄＝0.4〜１：１と変えて、高速原子線を
用いてスパツタリングすることにより上記の問題
を解決している。
第１図は、本発明の薄膜の形成方法に用いられ
るスパツタリング装置の一例を示し、コールドカ
ソード型の高速原子線源を用いたスパツタリング
装置である。第１図において、１はカソード、２
はアノード、３はグラフアイトメツシユ、４はタ
ーゲツト、５は基板、６はスパツタ薄膜である。
これを動作させるには、装置内を10-6Torr程度
の高真空にした後、10-1〜10-4Torr程度の不活
性原子（例えばAr原子）を１のカソード、２の
アノード、３のグラフアイトメツシユから構成さ
れる高速原子線源に導入し、カソード１とアノー
ド２間に数kVの高電圧を印加して、グラフアイ
トメツシユ３越しに加速した中性の不活性原子
（例えばAr原子）をターゲツト４に入射させ、タ
ーゲツト物質を飛散させる。飛散された粒子は、
基板５の表面にスパツタ膜６として付着し薄膜が
形成される。なお、この例ではコールドカソード
型の高速原子線源を用いているが、本発明は、こ
の型の高速原子線源に拘束されるものではなく、
いかなる高速原子線源を用いても可能である。
るスパツタリング装置の一例を示し、コールドカ
ソード型の高速原子線源を用いたスパツタリング
装置である。第１図において、１はカソード、２
はアノード、３はグラフアイトメツシユ、４はタ
ーゲツト、５は基板、６はスパツタ薄膜である。
これを動作させるには、装置内を10-6Torr程度
の高真空にした後、10-1〜10-4Torr程度の不活
性原子（例えばAr原子）を１のカソード、２の
アノード、３のグラフアイトメツシユから構成さ
れる高速原子線源に導入し、カソード１とアノー
ド２間に数kVの高電圧を印加して、グラフアイ
トメツシユ３越しに加速した中性の不活性原子
（例えばAr原子）をターゲツト４に入射させ、タ
ーゲツト物質を飛散させる。飛散された粒子は、
基板５の表面にスパツタ膜６として付着し薄膜が
形成される。なお、この例ではコールドカソード
型の高速原子線源を用いているが、本発明は、こ
の型の高速原子線源に拘束されるものではなく、
いかなる高速原子線源を用いても可能である。
高速原子線源を用いてスパツタすることは、本
発明の重要な要件である。それは、Ｓ（硫黄）タ
ーゲツトが絶縁性であり、通常のイオン線を用い
た場合は、ターゲツト表面でのチヤージアツプが
生じ、イオン線がターゲツト表面へ侵入するのを
妨げてスパツタが生じないためである。
発明の重要な要件である。それは、Ｓ（硫黄）タ
ーゲツトが絶縁性であり、通常のイオン線を用い
た場合は、ターゲツト表面でのチヤージアツプが
生じ、イオン線がターゲツト表面へ侵入するのを
妨げてスパツタが生じないためである。
つぎに、第２図を参照してターゲツト４につい
てさらに詳しく説明する。この例においては、第
２図ａに示すような円板状のＳターゲツト７（硫
黄部）と、第２図ｂに示すような中心角が90゜の
扇形状の２枚のＷのターゲツト８，９（タングス
テン部）とを用いる。Ｓのターゲツト７の半径
と、Ｗのターゲツト８，９の半径とは相等しくさ
れている。そして、これらのターゲツト７，８，
９は、第２図ｃに示すようにその中心を一致させ
て重ね合せて用いられ、２枚のＷのターゲツト
８，９のうち、最表部のＷのターゲツト９を回転
させることにより、固定されたＷのターゲツト８
との重ね合せ角度を変え、これによつてターゲツ
ト４内でのＳとＷとの面積比が変えられるように
なつている。即ち、可動のＷターゲツト９を回転
してＷの固定ターゲツト８から位置をずらせば、
２枚のＷのターゲツト８，９で形成される中心角
αは、90゜〜180゜の範囲で変化し、ターゲツト４
内でのＳ：Ｗの面積比は、４：１〜４：２の範囲
で変化する。
てさらに詳しく説明する。この例においては、第
２図ａに示すような円板状のＳターゲツト７（硫
黄部）と、第２図ｂに示すような中心角が90゜の
扇形状の２枚のＷのターゲツト８，９（タングス
テン部）とを用いる。Ｓのターゲツト７の半径
と、Ｗのターゲツト８，９の半径とは相等しくさ
れている。そして、これらのターゲツト７，８，
９は、第２図ｃに示すようにその中心を一致させ
て重ね合せて用いられ、２枚のＷのターゲツト
８，９のうち、最表部のＷのターゲツト９を回転
させることにより、固定されたＷのターゲツト８
との重ね合せ角度を変え、これによつてターゲツ
ト４内でのＳとＷとの面積比が変えられるように
なつている。即ち、可動のＷターゲツト９を回転
してＷの固定ターゲツト８から位置をずらせば、
２枚のＷのターゲツト８，９で形成される中心角
αは、90゜〜180゜の範囲で変化し、ターゲツト４
内でのＳ：Ｗの面積比は、４：１〜４：２の範囲
で変化する。
したがつて、可動のＷのターゲツト９を回転
し、位置をずらしてスパツタリングすれば、Ｓと
Ｗとの原子比が12：５〜４：５の範囲で変化した
タングステンの硫化物の薄膜６が基板５上に得ら
れることになる。
し、位置をずらしてスパツタリングすれば、Ｓと
Ｗとの原子比が12：５〜４：５の範囲で変化した
タングステンの硫化物の薄膜６が基板５上に得ら
れることになる。
第３図に示したグラフは、このようにスパツタ
リングして得られた薄膜において、上記中心角α
と薄膜のＳとＷとの原子比（Ｓ／Ｗ）との関係を
示したものであり、中心角αを変化させれば、上
述のように（Ｓ／Ｗ）を変化させ得ることが確認
された。そして第２図に示したターゲツト７，
８，９を用いた場合、中心角αを110゜とすれば組
成比（Ｓ／Ｗ）が正確に2/1のタングステン薄膜
が得られることがわかる。
リングして得られた薄膜において、上記中心角α
と薄膜のＳとＷとの原子比（Ｓ／Ｗ）との関係を
示したものであり、中心角αを変化させれば、上
述のように（Ｓ／Ｗ）を変化させ得ることが確認
された。そして第２図に示したターゲツト７，
８，９を用いた場合、中心角αを110゜とすれば組
成比（Ｓ／Ｗ）が正確に2/1のタングステン薄膜
が得られることがわかる。
第４図は、上記のようにして得られた各組成比
の硫化タングステン薄膜の摩擦特性を示すグラフ
である。各組成比の硫化タングステン薄膜は、基
板温度70℃でSiウエハー上に約2000Åの厚さで形
成されたものであり、500ｇの荷重をかけた球圧
子により往復の繰返し摩擦を行なつた時の繰返し
数と摩擦係数との関係を示している。第４図より
組成比の違いにより、摩擦特性に差異のあること
は明らかである。さらに低摩擦係数が得られる組
成比はＳ／Ｗ＝１〜2.6であり、その値は0.07以
下である。
の硫化タングステン薄膜の摩擦特性を示すグラフ
である。各組成比の硫化タングステン薄膜は、基
板温度70℃でSiウエハー上に約2000Åの厚さで形
成されたものであり、500ｇの荷重をかけた球圧
子により往復の繰返し摩擦を行なつた時の繰返し
数と摩擦係数との関係を示している。第４図より
組成比の違いにより、摩擦特性に差異のあること
は明らかである。さらに低摩擦係数が得られる組
成比はＳ／Ｗ＝１〜2.6であり、その値は0.07以
下である。
以上説明したように、この発明のタングステン
薄膜の形成方法は、ターゲツトをＳとＷとに分割
し、ＳとＷとの面積比を変えてスパツタリングし
て二硫化タングステン薄膜を得るもので、スパツ
タリングされた薄膜は、その組成比＝１〜2.6の
硫化タングステン薄膜となり、摩擦係数が小さ
く、かつ耐久性に優れたSW2薄膜が得られる。
薄膜の形成方法は、ターゲツトをＳとＷとに分割
し、ＳとＷとの面積比を変えてスパツタリングし
て二硫化タングステン薄膜を得るもので、スパツ
タリングされた薄膜は、その組成比＝１〜2.6の
硫化タングステン薄膜となり、摩擦係数が小さ
く、かつ耐久性に優れたSW2薄膜が得られる。
本発明によれば、ターゲツトのタングステン部
と硫黄部との面積比を変えてスパツタリングする
ので、硫化タングステン薄膜を形成でき、摩擦係
数が小さく、耐久性に優れた硫化タングステン薄
膜を得ることができる。
と硫黄部との面積比を変えてスパツタリングする
ので、硫化タングステン薄膜を形成でき、摩擦係
数が小さく、耐久性に優れた硫化タングステン薄
膜を得ることができる。
第１図は本発明の形成方法に用いられるスパツ
タリング装置の一例としてのコールドガソード型
高連原子線を用いたスパツタリング装置の概略構
成図、第２図はａ〜ｃは第１図の装置に用いられ
るターゲツトを示す概略構成図、第３図は蒸着膜
の組成比（Ｓ／Ｗ）と中心角αの関係を示すグラ
フ、第４図は各組成比の硫化タングステン薄膜の
繰返し摩擦と摩擦係数との関係を示すグラフであ
る。 １……カソード、２……アノード、３……グラ
フアイトメツシユ、４……ターゲツト、５……基
板、６……スパツタ薄膜、７……硫黄部（Ｓのタ
ーゲツト）、８……タングステン部（固定のＷの
ターゲツト）、９……タングステン部（可動のＷ
のターゲツト）。
タリング装置の一例としてのコールドガソード型
高連原子線を用いたスパツタリング装置の概略構
成図、第２図はａ〜ｃは第１図の装置に用いられ
るターゲツトを示す概略構成図、第３図は蒸着膜
の組成比（Ｓ／Ｗ）と中心角αの関係を示すグラ
フ、第４図は各組成比の硫化タングステン薄膜の
繰返し摩擦と摩擦係数との関係を示すグラフであ
る。 １……カソード、２……アノード、３……グラ
フアイトメツシユ、４……ターゲツト、５……基
板、６……スパツタ薄膜、７……硫黄部（Ｓのタ
ーゲツト）、８……タングステン部（固定のＷの
ターゲツト）、９……タングステン部（可動のＷ
のターゲツト）。
Claims (1)
- １ スパツタリング蒸着法によつて基板上に硫化
タングステン薄膜を形成する際に、ターゲツトを
タングステン部と硫黄部とに分割し、タングステ
ン部と硫黄部との面積比をタングステン：硫黄＝
0.4〜１：１と変えて高速原子線を用いてスパツ
タリングしてWS1〜2.6の硫化タングステン薄膜を
得ることを特徴とする硫化タングステン薄膜の形
成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22518284A JPS61104068A (ja) | 1984-10-26 | 1984-10-26 | 硫化タングステン薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22518284A JPS61104068A (ja) | 1984-10-26 | 1984-10-26 | 硫化タングステン薄膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61104068A JPS61104068A (ja) | 1986-05-22 |
| JPS6314063B2 true JPS6314063B2 (ja) | 1988-03-29 |
Family
ID=16825243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22518284A Granted JPS61104068A (ja) | 1984-10-26 | 1984-10-26 | 硫化タングステン薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61104068A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59100270A (ja) * | 1982-12-01 | 1984-06-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 薄膜形成方法 |
-
1984
- 1984-10-26 JP JP22518284A patent/JPS61104068A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59100270A (ja) * | 1982-12-01 | 1984-06-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 薄膜形成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61104068A (ja) | 1986-05-22 |
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